農(nóng)業(yè)廢棄物生物轉(zhuǎn)化制取燃料乙醇的基礎(chǔ)研究.pdf

1、化石燃料儲(chǔ)量的逐漸減少和能源需求的不斷增長，以及化石燃料燃燒造成的溫室效應(yīng)和環(huán)境污染問題，使21世紀(jì)的能源供應(yīng)和地球環(huán)境面臨著巨大挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)新的可再生清潔能源迫在眉睫。以纖維素類農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的第二代燃料乙醇作為一種生物燃料具有環(huán)保性、可再生、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)已成為一種重要的替代能源，是未來能源發(fā)展的一個(gè)新方向。本文以兩種典型的農(nóng)業(yè)廢棄物:稻稈和玉米芯為原料，對(duì)預(yù)處理、酶解糖化、同步糖化發(fā)酵(SSF)及纖維素分解菌的篩選技術(shù)進(jìn)行了

2、比較系統(tǒng)的研究。
　　 超聲波強(qiáng)化預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:就成分變化、結(jié)晶度變化、酶解得到的還原糖總量而言，超聲波強(qiáng)化預(yù)處理更適合處理玉米芯這種半纖維素和木質(zhì)素含量均較高的原料。對(duì)玉米芯進(jìn)行超聲波強(qiáng)化堿性過氧化氫預(yù)處理后，木質(zhì)素含量降至1％以下，且結(jié)晶度也降為38％左右。當(dāng)氫氧化鈉和過氧化氫加入的間隔時(shí)間為10min時(shí)，玉米芯的酶解得率可達(dá)89％。因此，超聲波強(qiáng)化堿性過氧化氫預(yù)處理不失為一種頗具前景的纖維素類原料預(yù)處理方法。

3、>　　 利用超聲波強(qiáng)化堿性過氧化氫預(yù)處理后的玉米芯進(jìn)行SSF法乙醇生產(chǎn)，結(jié)果表明:當(dāng)未添加β-葡萄糖苷酶時(shí)，SSF工藝的最佳條件為:纖維素酶用量20U/(g原料)，發(fā)酵時(shí)間96h，酵母菌接種量2mg/mL，此時(shí)乙醇產(chǎn)率約為64.46％。而當(dāng)添加β-葡萄糖苷酶且其用量為15U/（g原料）時(shí)，乙醇產(chǎn)率可上升至71.57％。
　　 結(jié)合纖維素酶解的動(dòng)力學(xué)方程和經(jīng)典發(fā)酵動(dòng)力學(xué)中的菌體生長、產(chǎn)物生成和還原糖消耗模型，推導(dǎo)出了SSF工藝中

4、還原糖變化的動(dòng)力學(xué)方程。并利用非線性動(dòng)態(tài)變化慣性權(quán)重的自適應(yīng)PSO算法對(duì)玉米芯SSF工藝中的菌體生長、產(chǎn)物生成以及還原糖消耗模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，并對(duì)這些模型進(jìn)行擬合。結(jié)果表明模型的擬合值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較接近。
　　 最后從土壤中分離獲得纖維素分解菌F-3，根據(jù)形態(tài)學(xué)特征初步鑒定為木霉屬中的康氏木霉菌種，并對(duì)其生長特性和產(chǎn)酶特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明:該菌株在12-36h時(shí)處于對(duì)數(shù)增長期，其最佳產(chǎn)酶條件為:培養(yǎng)基中麩皮/纖維素粉為0.6，